线上油气管道完整性管理平台的制作方法

本发明涉及线上管理平台技术领域，具体为线上油气管道完整性管理平台。

背景技术：

在油气开采过程中，油气输送管道是油气集输与储运生产系统中的一个重要的组成部分，它是连续输送大量油（气）最快捷、最安全和经济可靠的运输方式，中国很多油气管道已进入中后期服役阶段，有些管线已存在不同程度的损伤，近年还发生过数次管线损坏事故；

而针对以上问题的解决方案——管道完整性管理，是一个与时俱进的连续的过程。这是因为管道的失效模式是一种时间依赖的模式。腐蚀、老化、疲劳、自然灾害、机械损伤能够引起管道失效，随着岁月的流逝在不断地侵蚀管道。因此，必须持续不断地对管道进行分析、检测、完整性评估、维修、人员培训等完整性管理工作。概括的说，管道完整性管理就是为了降低事故发生的可能性以及事故产生的后果而进行的不断评估和降低管道风险的过程；

我国现已建成的油气集输和长输管道，有些已经长期服役，这些管道在服役过程中不可避免地产生各种损伤，包括内部介质腐蚀、外部腐蚀、内压及其他外载联合作用下的应力腐蚀和腐蚀疲劳、第三方损伤，以及台风、海流等自然环境荷载造成管道振动而形成的疲劳累计损伤等，这些因素会直接影响管道的服役寿命；

随着石油开采市场近年来的不景气，国内外主流石油公司逐步将发展方向从钻采转变为油气资产完整性管理、充分利用、延寿等，给本项目核心产品的开发与推广提供了契机，针对上述问题，特提出线上油气管道完整性管理平台。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供线上油气管道完整性管理平台，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：线上油气管道完整性管理平台，包括云端服务器单元，所述云端服务器单元通过无线信号连接有本地嵌入式数据管理单元，所述本地嵌入式数据管理单元通过电导体连接有显示功能单元、储存功能单元和线下完整性评价单元；

其中：所述云端服务器单元为云端的数据储存库，包括管道数据库、工艺参数、环境参数和检测历史数据；

所述本地嵌入式数据管理单元对监测数据进行处理，并且与所述云端服务器单元进行良好的数据互通；

所述显示功能单元用于展示油气管道的数据信息，用图表形式展示管道检测与风险评估的结果，实现信息以及计算结果的数字化和可视化；

所述储存功能单元用于对文档、图片和影音格式数据的展示和储存，确保满足评估功能，同时可以为系统后期数据进行扩展；

所述线下完整性评价单元是基于管道完整性评价理论研究和全生命周期信息中心的开发，开发管道完整性评价数字化模块，实现其评价功能。

所述本地嵌入式数据管理单元包括管道统计管理模块、管道检测管理模块、管道检测管理计划模块、管道检测信息管理模块、管道作业管理模块、管道相关项目信息管理模块和管道完整性相关数据评估信息模块；

其中：所述管道统计管理模块用于管理和统计所有管道信息，包括作业区、起点、终点、输送介质、管道长度、管道尺寸、类型、壁厚、投产年份和设计寿命；

所述管道检测管理模块用于检测所有管道检测历史信息，包括检测年份和检测单位；

所述管道检测管理计划模块用于管理所有管道检测管理计划，包括设计寿命、已检测次数和最后一次检测年份；

所述管道检测信息管理模块用于检测所有管道检测信息，包括已检测管道的复检计划、剩余寿命、预防维修计划、未检测管道的检测计划、未检测原因和风险等级；

所述管道作业管理模块用于所有管道作业、工艺参数的管理、存储；

所述管道相关项目信息管理模块用于管理所有项目准备信息、管道清管实施项目信息、电子几何测检项目信息、内检测实施项目信息和检测报告；

所述管道完整性相关数据评估信息模块用于所有管道完整性相关的维修指数评估信息、剩余强度评估信息、剩余寿命评估信息及其他完整性评估相关信息。

所述线下完整性评价单元包括缺陷评价模块、腐蚀速率预测模块、悬跨评价模块、坐底稳定性评价模块、热膨胀评价模块、屈曲评价模块、合于使用评价模块和机遇风险的检测评价模块；

其中：所述缺陷评价模块用于对内外腐蚀、冲蚀、凹损、裂纹缺陷剩余强度的评价，选取合适的评价方法、标准，进行失效压力计算公式、安全准则和失效标准方面的对比分析；

所述腐蚀速率预测模块的评价内容为CO₂腐蚀速率估算模型和O₂腐蚀速率估算模型，用于内检测数据比对的综合腐蚀速率进行估算，并且分别获取管道局部和整体的不同腐蚀速率；

所述悬跨评价模块用于顺流向与横流向振幅计算，管道固有频率计算，顺流向与横流向漩涡泄放频率计算，約化速度计算，浪流作用下的悬跨缺陷起振分析，悬跨缺陷疲劳评价，悬跨段应力检查，最小许用悬跨长度计算；

所述坐底稳定性评价模块用于管道湿重计算，垂向稳定性评价，横向稳定性评价，管道侧向位移检查；

所述热膨胀评价模块主要是检测和评价在操作条件下管道尾部及尾部到虚拟锚点之间的膨胀系数，每个管子尾部的管道尾部最终膨胀长度利用应变平衡方法来计算出由温度、压力和摩擦力引起的管道内的总应变；

所述屈曲评价模块用于计算出在操作温度下埋地所需深度，并且用于确定在操作条件下侧向屈曲是否发生，并得到最大侧向位移；

所述合于使用评价模块通过对有缺陷的管段进行检验，结合其相应的腐蚀速率模型，用于预测管线的剩余寿命；

所述机遇风险的检测评价模块用于当前管道剩余强度评价，基于不同威胁类型的管道失效概率计算，并且对管道失效后果计算、管道风险确定、风险评价和基于风险评价的管道检测计划制定。

优选的，所述云端服务器单元与本体嵌入式数据管理单元间传输的无线信号为WIFI或蓝牙。

优选的，所述储存功能单元和线下完整性评价单元与本地嵌入式数据管理单元间的电连接方式均为双向电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：线上油气管道完整性管理平台，使油气管道全生命周期信息数据与完整性评价模块无缝对接，实现了从数据采集、管理、调用到完整性评价与管理的转换，整体架构支持线下完整性评估数据与线上油田与区域管道信息中心相互通信，平台架构具有功能集成化、结构模块化、传输多样化和业务智能化四大特点，结合大数据应用进行有效的分析、评估、预测，该平台的搭建最终为国内油气管道完整性管理与评价技术领域提供科学依据。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明中本地嵌入式数据管理单元的结构框图；

图3为本发明中线下完整性评价单元的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：线上油气管道完整性管理平台，包括云端服务器单元，所述云端服务器单元通过无线信号连接有本地嵌入式数据管理单元，所述本地嵌入式数据管理单元通过电导体连接有显示功能单元、储存功能单元和线下完整性评价单元；

其中：所述云端服务器单元为云端的数据储存库，包括管道数据库、工艺参数、环境参数和检测历史数据；

所述本地嵌入式数据管理单元对监测数据进行处理，并且与所述云端服务器单元进行良好的数据互通；

所述显示功能单元用于展示油气管道的数据信息，用图表形式展示管道检测与风险评估的结果，实现信息以及计算结果的数字化和可视化；

所述储存功能单元用于对文档、图片和影音格式数据的展示和储存，确保满足评估功能，同时可以为系统后期数据进行扩展；

所述线下完整性评价单元是基于管道完整性评价理论研究和全生命周期信息中心的开发，开发管道完整性评价数字化模块，实现其评价功能。

所述本地嵌入式数据管理单元包括管道统计管理模块、管道检测管理模块、管道检测管理计划模块、管道检测信息管理模块、管道作业管理模块、管道相关项目信息管理模块和管道完整性相关数据评估信息模块；

其中：所述管道统计管理模块用于管理和统计所有管道信息，包括作业区、起点、终点、输送介质、管道长度、管道尺寸、类型、壁厚、投产年份和设计寿命；

所述管道检测管理模块用于检测所有管道检测历史信息，包括检测年份和检测单位；

所述管道检测管理计划模块用于管理所有管道检测管理计划，包括设计寿命、已检测次数和最后一次检测年份；

所述管道检测信息管理模块用于检测所有管道检测信息，包括已检测管道的复检计划、剩余寿命、预防维修计划、未检测管道的检测计划、未检测原因和风险等级；

所述管道作业管理模块用于所有管道作业、工艺参数的管理、存储；

所述管道相关项目信息管理模块用于管理所有项目准备信息、管道清管实施项目信息、电子几何测检项目信息、内检测实施项目信息和检测报告；

所述管道完整性相关数据评估信息模块用于所有管道完整性相关的维修指数评估信息、剩余强度评估信息、剩余寿命评估信息及其他完整性评估相关信息。

所述线下完整性评价单元包括缺陷评价模块、腐蚀速率预测模块、悬跨评价模块、坐底稳定性评价模块、热膨胀评价模块、屈曲评价模块、合于使用评价模块和机遇风险的检测评价模块；

其中：所述缺陷评价模块用于对内外腐蚀、冲蚀、凹损、裂纹缺陷剩余强度的评价，选取合适的评价方法、标准，进行失效压力计算公式、安全准则和失效标准方面的对比分析；

所述腐蚀速率预测模块的评价内容为CO₂腐蚀速率估算模型和O₂腐蚀速率估算模型，用于内检测数据比对的综合腐蚀速率进行估算，并且分别获取管道局部和整体的不同腐蚀速率；

所述悬跨评价模块用于顺流向与横流向振幅计算，管道固有频率计算，顺流向与横流向漩涡泄放频率计算，約化速度计算，浪流作用下的悬跨缺陷起振分析，悬跨缺陷疲劳评价，悬跨段应力检查，最小许用悬跨长度计算；

所述坐底稳定性评价模块用于管道湿重计算，垂向稳定性评价，横向稳定性评价，管道侧向位移检查；

所述热膨胀评价模块主要是检测和评价在操作条件下管道尾部及尾部到虚拟锚点之间的膨胀系数，每个管子尾部的管道尾部最终膨胀长度利用应变平衡方法来计算出由温度、压力和摩擦力引起的管道内的总应变；

所述屈曲评价模块用于计算出在操作温度下埋地所需深度，并且用于确定在操作条件下侧向屈曲是否发生，并得到最大侧向位移；

所述合于使用评价模块通过对有缺陷的管段进行检验，结合其相应的腐蚀速率模型，用于预测管线的剩余寿命；

所述机遇风险的检测评价模块用于当前管道剩余强度评价，基于不同威胁类型的管道失效概率计算，并且对管道失效后果计算、管道风险确定、风险评价和基于风险评价的管道检测计划制定。

所述云端服务器单元与本体嵌入式数据管理单元间传输的无线信号为WIFI或蓝牙，所述储存功能单元和线下完整性评价单元与本地嵌入式数据管理单元间的电连接方式均为双向电连接，使油气管道全生命周期信息数据与完整性评价模块无缝对接，实现了从数据采集、管理、调用到完整性评价与管理的转换，整体架构支持线下完整性评估数据与线上油田与区域管道信息中心相互通信，平台架构具有功能集成化、结构模块化、传输多样化和业务智能化四大特点，结合大数据应用进行有效的分析、评估、预测，该平台的搭建最终为国内油气管道完整性管理与评价技术领域提供科学依据。

本发明的工作原理：本发明将传统的油气管道评价技术与互联网和应用相结合，同时搭建线上完整性管理平台，将各单机分项完整性评价模块嵌入线上平台，实现油气管道完整性管理平台与评价模块之间的数据传输与通信，缺陷评价模块的主要参考规范包括：ASME B31G、Modified B31G（RSTRENG）、DNV RP F101（Part A and Part B）、API RP 579和BS 7910，通过对上述评价规范与方法的研究，对于内外腐蚀、冲蚀、凹损、裂纹缺陷剩余强度的评价，选取合适的评价方法、标准，进行失效压力计算公式、安全准则和失效标准方面的对比分析。这些规范形成于不同时期，并且研究的管道强度也不尽相同。对腐蚀管道剩余强度评价方法比较的研究，了解这些规范的异同点及其不足之处，对这些规范形成正确的认识。通过对腐蚀油气管道剩余强度评估方法对比研究，管道评估人员选取合适评价方法提供参考，同时提供决策来确定含缺陷管道是否继续服役、维修或更换，腐蚀速率预测模块主要参考NORSOK规范、deWaard&Milliam模型，评价内容为CO₂腐蚀速率估算模型，O₂腐蚀速率估算模型，基于内检测数据比对的综合腐蚀速率估算模型，悬跨评价模块的主要参考规范为：DNV RP F105和DNV OS F101，评价内容为顺流向与横流向振幅计算，管道固有频率计算，顺流向与横流向漩涡泄放频率计算，約化速度计算，浪流作用下的悬跨缺陷起振分析（Onset Criteria），悬跨缺陷疲劳评价，悬跨段应力检查，最小许用悬跨长度计算，坐底稳定性评价模块的主要参考规范为：DNV RP E305和DNV RP F109，评价内容为管道湿重计算，垂向稳定性评价，横向稳定性评价，管道侧向位移检查，管道的热膨胀可能是由内部压力及温度诱导的，管道热膨胀评价模块基于DNV OS F101规范要求，主要是定义在操作条件下管道尾部及尾部到虚拟锚点（VAP）之间的膨胀系数，每个管子尾部的管道尾部最终膨胀长度利用应变平衡方法来计算，此方法总结了由温度（关键因素）、压力和摩擦力引起的管道内的总应变，屈曲评价模块的主要依据为：Hobbs理论和Palmer理论，并且基于DNV OS F101规范要求，对于侧向屈曲，可以用它来计算给定管道的残余力和有效轴向力。根据计算结果，可以确定在操作条件下侧向屈曲是否发生，并根据四种模型得到最大侧向位移，合于使用评价模块的主要参考规范为：API RP 579，并且基于DNV RP F101规范、API RP 579规范、ASME B31G规范要求，评价内容为基于内检测数据的当前管道剩余强度评价，管道未来剩余强度评价，基于最大需用工作压力（MAOP）的管道合于使用性检查，管道剩余寿命预测，管道承压能力退化趋势预测，基于风险的检测评价模块的主要参考规范为：DNV RP F101、API 1160、ASME B31G和API RP 581，根据DNV RP F101 Part A规范以及结构可靠性评估方法（SRA），实现对高风险失效模式的详细评估，通过考虑系统及模型的不确定度，实现对管道剩余强度的可靠性计算；应用安全指数（β Index）方法，定量的计算管道失效概率，与管道预期可靠性（Target Reliability）进行比对，最终确定管道的详细失效概率，对管道完整性的数据检测和计算后，通过本地嵌入式数据管理单元进行统计和管理，管道统计管理模块用于管理和统计所有管道信息，包括作业区、起点、终点、输送介质、管道长度、管道尺寸、类型、壁厚、投产年份和设计寿命，所述管道检测管理模块用于检测所有管道检测历史信息，包括检测年份和检测单位，管道检测管理计划模块用于管理所有管道检测管理计划，包括设计寿命、已检测次数和最后一次检测年份，管道检测信息管理模块用于检测所有管道检测信息，包括已检测管道的复检计划、剩余寿命、预防维修计划、未检测管道的检测计划、未检测原因和风险等级，管道作业管理模块用于所有管道作业、工艺参数的管理、存储，管道相关项目信息管理模块用于管理所有项目准备信息、管道清管实施项目信息、电子几何测检项目信息、内检测实施项目信息和检测报告，管道完整性相关数据评估信息模块用于所有管道完整性相关的维修指数评估信息、剩余强度评估信息、剩余寿命评估信息及其他完整性评估相关信息，并且利用本体嵌入式数据管理单元与云端服务器单元以无线信号传输的方式来进行数据传输。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。